Potvrdili ste da su dijelovi proizvedeni prema specifikacijama. Sada se pobrinite da poduzmete korake kako biste zaštitili ove dijelove u okruženju koje vaši kupci očekuju. #base
Pasivizacija ostaje važan korak u maksimiziranju otpornosti na koroziju dijelova i sklopova obrađenih od nehrđajućeg čelika. To može napraviti razliku između zadovoljavajućih performansi i preranog kvara. Nepravilna pasivizacija može uzrokovati koroziju.
Pasivizacija je tehnika nakon izrade koja maksimizira inherentnu otpornost na koroziju legura nehrđajućeg čelika od kojih je izrađen radni komad. Ovo nije uklanjanje kamenca ili farbanje.
Ne postoji konsenzus o tačnom mehanizmu kojim pasivizacija funkcioniše. Ali se pouzdano zna da na površini pasiviranog nehrđajućeg čelika postoji zaštitni oksidni film. Za ovaj nevidljivi film se kaže da je izuzetno tanak, debljine manje od 0,0000001 inča, što je otprilike 1/100.000 debljine ljudske dlake!
Čist, svježe obrađen, poliran ili dekapiran dio od nehrđajućeg čelika automatski će dobiti ovaj oksidni film zbog izlaganja atmosferskom kisiku. Pod idealnim uvjetima, ovaj zaštitni oksidni sloj potpuno prekriva sve površine dijela.
Međutim, u praksi, zagađivači poput fabričke prljavštine ili čestica željeza iz alata za rezanje mogu dospjeti na površinu dijelova od nehrđajućeg čelika tokom obrade. Ako se ne uklone, ova strana tijela mogu smanjiti efikasnost originalnog zaštitnog filma.
Tokom obrade, tragovi slobodnog željeza mogu se ukloniti s alata i prenijeti na površinu obratka od nehrđajućeg čelika. U nekim slučajevima, na dijelu se može pojaviti tanki sloj hrđe. U stvari, ovo je korozija alatnog čelika, a ne osnovnog metala. Ponekad pukotine od ugrađenih čeličnih čestica iz alata za rezanje ili njihovih produkata korozije mogu nagristi sam dio.
Slično tome, male čestice prljavštine od crne metalurgije mogu se prilijepiti za površinu dijela. Iako metal može izgledati sjajno u svom gotovom stanju, nakon izlaganja zraku, nevidljive čestice slobodnog željeza mogu uzrokovati površinsku hrđu.
Izloženi sulfidi također mogu predstavljati problem. Nastaju dodavanjem sumpora nehrđajućem čeliku radi poboljšanja obradivosti. Sulfidi povećavaju sposobnost legure da formira strugotine tokom obrade, koje se mogu potpuno ukloniti s alata za rezanje. Ako dijelovi nisu pravilno pasivizirani, sulfidi mogu postati početna tačka za površinsku koroziju industrijskih proizvoda.
U oba slučaja, pasivizacija je potrebna kako bi se maksimizirala prirodna otpornost nehrđajućeg čelika na koroziju. Uklanja površinske nečistoće poput čestica željeza i čestica željeza u alatima za rezanje koje mogu stvoriti hrđu ili postati početna tačka korozije. Pasivizacija također uklanja sulfide koji se nalaze na površini legura nehrđajućeg čelika rezanih otvorenim rezom.
Dvostepeni postupak pruža najbolju otpornost na koroziju: 1. Čišćenje, glavni postupak, ali ponekad zanemaren 2. Kisela kupka ili pasivizacija.
Čišćenje uvijek treba biti prioritet. Površine moraju biti temeljito očišćene od masti, rashladne tekućine ili drugih ostataka kako bi se osigurala optimalna otpornost na koroziju. Ostaci mašinske obrade ili druga fabrička prljavština mogu se nježno obrisati s dijela. Za uklanjanje procesnih ulja ili rashladnih tekućina mogu se koristiti komercijalna sredstva za odmašćivanje ili čišćenje. Strane tvari poput termalnih oksida možda će trebati ukloniti metodama kao što su brušenje ili kiseljenje.
Ponekad operater mašine može preskočiti osnovno čišćenje, pogrešno vjerujući da će se čišćenje i pasivizacija dogoditi istovremeno, jednostavnim uranjanjem nauljenog dijela u kiselu kupku. To se neće dogoditi. Suprotno tome, kontaminirana mast reaguje s kiselinom i formira mjehuriće zraka. Ovi mjehurići se skupljaju na površini obratka i ometaju pasivizaciju.
Još gore, kontaminacija pasivizacijskih rastvora, koji ponekad sadrže visoke koncentracije hlorida, može uzrokovati "bljesak". Za razliku od proizvodnje željenog oksidnog filma sa sjajnom, čistom, površinom otpornom na koroziju, bljeskovo nagrizanje može rezultirati jakim nagrizanjem ili crnjenjem površine - pogoršanjem površine koje pasivizacija treba optimizirati.
Dijelovi od martenzitnog nehrđajućeg čelika [magnetski, umjereno otporni na koroziju, granica tečenja do oko 280 hiljada psi (1930 MPa)] se kale na visokim temperaturama, a zatim otpuštaju kako bi se postigla željena tvrdoća i mehanička svojstva. Legure očvrsnute taloženjem (koje imaju bolju čvrstoću i otpornost na koroziju od martenzitnih vrsta) mogu se tretirati rastvorom, djelimično obrađivati ​​mašinski, stareti na nižim temperaturama, a zatim završno obrađivati.
U ovom slučaju, dio se mora temeljito očistiti odmašćivačem ili sredstvom za čišćenje prije termičke obrade kako bi se uklonili svi tragovi tekućine za rezanje. U suprotnom, rashladna tekućina koja ostane na dijelu može uzrokovati prekomjernu oksidaciju. Ovo stanje može uzrokovati stvaranje udubljenja na manjim dijelovima nakon uklanjanja kamenca kiselinom ili abrazivnim metodama. Ako se rashladna tekućina ostavi na sjajnim, očvrslim dijelovima, kao što je u vakuumskoj peći ili u zaštitnoj atmosferi, može doći do površinske cementacije, što rezultira gubitkom otpornosti na koroziju.
Nakon temeljitog čišćenja, dijelovi od nehrđajućeg čelika mogu se uroniti u pasivizirajuću kiselinsku kupku. Može se koristiti bilo koja od tri metode – pasivizacija dušičnom kiselinom, pasivizacija dušičnom kiselinom s natrijum dikromatom i pasivizacija limunskom kiselinom. Koja metoda će se koristiti ovisi o vrsti nehrđajućeg čelika i određenim kriterijima prihvatljivosti.
Vrste nikla i kroma otpornije na koroziju mogu se pasivizirati u kupki s 20% (v/v) dušičnom kiselinom (Slika 1). Kao što je prikazano u tabeli, manje otporni nehrđajući čelici mogu se pasivizirati dodavanjem natrijum dikromata u kupku s dušičnom kiselinom kako bi se otopina učinila oksidativnijom i sposobnijom za formiranje pasivizirajućeg filma na površini metala. Druga mogućnost zamjene dušične kiseline natrijum kromatom je povećanje koncentracije dušične kiseline na 50% po volumenu. I dodavanje natrijum dikromata i veća koncentracija dušične kiseline smanjuju vjerojatnost neželjenog bljeska.
Postupak pasivizacije za obradive nehrđajuće čelike (također prikazan na Sl. 1) malo se razlikuje od postupka za neobradive vrste nehrđajućeg čelika. To je zato što se tokom pasivizacije u kupki s dušičnom kiselinom uklanjaju neki ili svi obradivi sulfidi koji sadrže sumpor, stvarajući mikroskopske nehomogenosti na površini obratka.
Čak i normalno efikasno pranje vodom može ostaviti rezidualnu kiselinu u ovim diskontinuitetima nakon pasivizacije. Ova kiselina će napasti površinu dijela ako se ne neutralizira ili ukloni.
Za efikasnu pasivizaciju nehrđajućeg čelika koji se lako obrađuje, Carpenter je razvio AAA (Alkaline-Acid-Alkaline) proces, koji neutralizira preostalu kiselinu. Ova metoda pasivizacije može se završiti za manje od 2 sata. Evo postupka korak po korak:
Nakon odmašćivanja, dijelove potopite u 5%-tni rastvor natrijum hidroksida na temperaturi od 71°C do 82°C tokom 30 minuta. Zatim dijelove temeljito isperite vodom. Nakon toga, dio potopite na 30 minuta u 20%-tni (v/v) rastvor azotne kiseline koji sadrži 22 g/l natrijum dihromata na temperaturi od 49°C do 60°C. Nakon vađenja dijela iz kade, isperite ga vodom, a zatim ga potopite u rastvor natrijum hidroksida na 30 minuta. Ponovo isperite dio vodom i osušite, čime se završava AAA metoda.
Pasivizacija limunskom kiselinom postaje sve popularnija među proizvođačima koji žele izbjeći upotrebu mineralnih kiselina ili rastvora koji sadrže natrijum dihromat, kao i probleme s odlaganjem i povećane sigurnosne probleme povezane s njihovom upotrebom. Limunska kiselina se smatra ekološki prihvatljivom u svakom pogledu.
Iako pasivizacija limunskom kiselinom nudi atraktivne ekološke prednosti, prodavnice koje su imale uspjeha s pasivizacijom neorganskom kiselinom i nemaju sigurnosnih problema možda žele ostati na tom putu. Ako ovi korisnici imaju čistu radionicu, oprema je u dobrom stanju i čista, rashladna tekućina je bez tvorničkih naslaga željeza i proces daje dobre rezultate, možda neće biti stvarne potrebe za promjenom.
Pasivizacija u kupki s limunskom kiselinom pokazala se korisnom za širok raspon nehrđajućih čelika, uključujući nekoliko pojedinačnih vrsta nehrđajućeg čelika, kao što je prikazano na Slici 2. Radi lakšeg snalaženja, Slika 2.1 uključuje tradicionalnu metodu pasivizacije dušičnom kiselinom. Treba napomenuti da su stare formulacije dušične kiseline izražene kao postoci po volumenu, dok su nove koncentracije limunske kiseline izražene kao postoci po masi. Važno je napomenuti da je prilikom izvođenja ovih postupaka pažljiva ravnoteža vremena namakanja, temperature kupke i koncentracije ključna kako bi se izbjeglo gore opisano "treptanje".
Pasivizacija varira ovisno o sadržaju hroma i karakteristikama obrade svake vrste. Obratite pažnju na kolone za Proces 1 ili Proces 2. Kao što je prikazano na Slici 3, Proces 1 ima manje koraka od Procesa 2.
Laboratorijski testovi su pokazali da je proces pasivizacije limunskom kiselinom skloniji "ključanju" nego proces azotnom kiselinom. Faktori koji doprinose ovom napadu uključuju previsoku temperaturu kupke, predugo vrijeme namakanja i kontaminaciju kupke. Proizvodi na bazi limunske kiseline koji sadrže inhibitore korozije i druge aditive poput sredstava za kvašenje komercijalno su dostupni i navodi se da smanjuju podložnost "brzoj koroziji".
Konačan izbor metode pasivizacije zavisiće od kriterija prihvatljivosti koje je postavio kupac. Za detalje pogledajte ASTM A967. Dokument je dostupan na www.astm.org.
Često se provode testovi za procjenu površine pasiviziranih dijelova. Pitanje na koje treba odgovoriti je: „Da li pasivizacija uklanja slobodno željezo i optimizira otpornost legura na koroziju za automatsko rezanje?“
Važno je da metoda ispitivanja odgovara klasi koja se ocjenjuje. Testovi koji su prestrogi neće proći apsolutno dobre materijale, dok će testovi koji su preslabi proći nezadovoljavajuće dijelove.
PH i lako obradivi nehrđajući čelici serije 400 najbolje se procjenjuju u komori koja može održavati 100% vlažnosti (mokar uzorak) tokom 24 sata na temperaturi od 35°C. Poprečni presjek je često najkritičnija površina, posebno za klase koje se lako obrađuju. Jedan od razloga za to je što se sulfid povlači u smjeru mašine preko ove površine.
Kritične površine trebaju biti postavljene prema gore, ali pod uglom od 15 do 20 stepeni od vertikale, kako bi se omogućio gubitak vlage. Pravilno pasiviran materijal teško će hrđati, iako se na njemu mogu pojaviti male mrlje.
Austenitne vrste nehrđajućeg čelika mogu se procijeniti i ispitivanjem vlage. U ovom testu, kapi vode trebaju biti prisutne na površini uzorka, što ukazuje na slobodno željezo prisustvom hrđe.
Postupci pasivizacije za uobičajeno korištene automatske i ručne nehrđajuće čelike u otopinama limunske ili dušične kiseline zahtijevaju različite procese. Na slici 3 ispod prikazani su detalji o odabiru procesa.
(a) Podesite pH pomoću natrijum hidroksida. (b) Pogledajte sliku 3(c) Na2Cr2O7 je 22 g/L natrijum dihromata u 20% azotnoj kiselini. Alternativa ovoj smjesi je 50% azotna kiselina bez natrijum dihromata.
Brži pristup je korištenje standarda ASTM A380, Standardna praksa za čišćenje, uklanjanje kamenca i pasivizaciju dijelova, opreme i sistema od nehrđajućeg čelika. Test uključuje brisanje dijela otopinom bakar sulfata/sumporne kiseline, održavanje vlažnim 6 minuta i promatranje bakarne prevlake. Alternativno, dio se može uroniti u otopinu na 6 minuta. Ako se željezo otopi, dolazi do bakarne prevlake. Ovaj test se ne odnosi na površine dijelova za preradu hrane. Također, ne bi se trebao koristiti na martenzitnim čelicima serije 400 ili feritnim čelicima s niskim udjelom kroma jer se mogu pojaviti lažno pozitivni rezultati.
Historijski gledano, test sa 5%-tnom slanom maglom na 35°C (95°F) također je korišten za procjenu pasiviziranih uzoraka. Ovaj test je prestrog za neke kultivare i uglavnom nije potreban za potvrdu učinkovitosti pasivizacije.
Izbjegavajte korištenje prekomjerne količine hlorida, jer to može uzrokovati opasne pojave. Kad god je to moguće, koristite samo visokokvalitetnu vodu s manje od 50 dijelova na milion (ppm) hlorida. Voda iz slavine je obično dovoljna, a u nekim slučajevima može izdržati i do nekoliko stotina dijelova na milion hlorida.
Važno je redovno mijenjati kadu kako se ne bi izgubio potencijal pasivizacije, što može dovesti do udara groma i oštećenja dijelova. Kadu je potrebno održavati na odgovarajućoj temperaturi, jer nekontrolisane temperature mogu uzrokovati lokalnu koroziju.
Važno je slijediti vrlo specifičan raspored izmjene otopina tokom velikih proizvodnih serija kako bi se smanjila mogućnost kontaminacije. Kontrolni uzorak je korišten za testiranje učinkovitosti kupke. Ako je uzorak bio oštećen, vrijeme je za zamjenu kupke.
Imajte na umu da neke mašine proizvode samo nehrđajući čelik; koristite istu preferiranu rashladnu tekućinu za rezanje nehrđajućeg čelika, isključujući sve ostale metale.
Dijelovi DO stalka se obrađuju odvojeno kako bi se izbjegao kontakt metala s metalom. Ovo je posebno važno za slobodnu obradu nehrđajućeg čelika, jer su potrebni lako tekući rastvori za pasivizaciju i ispiranje kako bi se raspršili produkti sulfidne korozije i spriječilo stvaranje kiselih džepova.
Ne pasivizirajte cementirane ili nitrirane dijelove od nehrđajućeg čelika. Otpornost na koroziju dijelova obrađenih na ovaj način može se smanjiti do te mjere da se mogu oštetiti u pasivizacijskoj kupki.
Ne koristite alate od crnih metala u radionicama koje nisu posebno čiste. Čelične krhotine se mogu izbjeći korištenjem karbidnih ili keramičkih alata.
Imajte na umu da se korozija može pojaviti u pasivizacijskoj kupki ako dio nije pravilno termički obrađen. Martenzitne vrste s visokim sadržajem ugljika i kroma moraju se očvrsnuti radi otpornosti na koroziju.
Pasivizacija se obično provodi nakon naknadnog otpuštanja na temperaturama koje održavaju otpornost na koroziju.
Ne zanemarujte koncentraciju dušične kiseline u pasivizacijskoj kupki. Treba vršiti periodične provjere korištenjem jednostavnog postupka titracije koji je predložio Carpenter. Nemojte pasivizirati više od jednog komada nehrđajućeg čelika istovremeno. To sprječava skupu zabunu i sprječava galvanske reakcije.
O autorima: Terry A. DeBold je specijalista za istraživanje i razvoj legura nehrđajućeg čelika, a James W. Martin je specijalista za metalurgiju šipki u kompaniji Carpenter Technology Corp.(Reading, Pensilvanija).
Koliko košta? Koliko mi prostora treba? S kojim ekološkim problemima ću se suočiti? Koliko je strma krivulja učenja? Šta je tačno eloksiranje? U nastavku su odgovori na početna pitanja majstora o eloksiranju unutrašnjosti.
Dobijanje konzistentnih, visokokvalitetnih rezultata procesom bescentričnog brušenja zahtijeva osnovno razumijevanje. Većina problema s primjenom povezanih s bescentričnim brušenjem proizlazi iz nedostatka razumijevanja osnova. Ovaj članak objašnjava zašto bescentrični proces funkcionira i kako ga najefikasnije koristiti u vašoj radionici.